JP5314120B2 - Fusion reactor divertor curvature part machining method - Google Patents

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Description

本発明は、トカマク型核融合炉におけるダイバータの曲率部の加工方法に関する。   The present invention relates to a method for processing a curvature portion of a divertor in a tokamak fusion reactor.

トカマク型核融合炉のダイバータには入射する荷電粒子の持つ運動エネルギーが熱として与えられるため、ダイバータは核融合炉内において最も高い熱負荷を受ける機器になる。したがって、ダイバータにはこのような高熱負荷に耐えて除熱を行う機能が要求される。ダイバータに要求される高熱負荷の除熱機能を満たすために、熱伝導のよい材料でダイバータの受熱機器を構成することが必要である。   Since the kinetic energy of the incident charged particles is given as heat to the tokamak fusion reactor divertor, the divertor is the device that receives the highest heat load in the fusion reactor. Therefore, the diverter is required to have a function of removing heat by withstanding such a high heat load. In order to satisfy the heat removal function of the high heat load required for the diverter, it is necessary to configure the heat receiving device of the diverter with a material having good heat conductivity.

また、ダイバータはイオン照射によるスパッタリングやプラズマディスラプションにおける熱衝撃から冷却構造を保護するために表面に受熱タイルを備える。
スパッタリングなどにより受熱タイルの表面から粒子が飛散してプラズマに混入するとプラズマ温度の低下や閉じ込め性能の低下を招くため、受熱タイルはプラズマへの悪影響が小さい材料で形成される。
In addition, the diverter includes a heat receiving tile on the surface in order to protect the cooling structure from thermal shock in sputtering or plasma disruption caused by ion irradiation.
When particles are scattered from the surface of the heat receiving tile by sputtering or the like and mixed into the plasma, the plasma temperature is lowered or the confinement performance is lowered. Therefore, the heat receiving tile is formed of a material having a small adverse effect on the plasma.

長時間放電を行う核融合炉では、ダイバータを構成する部材自体の熱容量ではその表面温度が構成材料の融点を超えてしまうため、受熱タイルの内部に、伝熱性が高く強度の高いたとえばクロム・ジルコニウム銅(CuCrZr)など銅合金製の冷却配管が設置されていて、受熱タイルが受けた熱を冷却水により強制除熱するようになっている。
受熱タイルと銅合金製の冷却配管の間には膨張率の差を吸収するため銅材製の緩衝材を介装し、相互間を、主としてCu−Mg系やTi−Cu系の熱伝導のよい接合材を用いたロウ付け接合などを用いて強固に接合する。
In a nuclear fusion reactor that discharges for a long time, the surface temperature exceeds the melting point of the constituent material in the heat capacity of the members that make up the diverter. A cooling pipe made of a copper alloy such as copper (CuCrZr) is installed, and the heat received by the heat receiving tile is forcibly removed by cooling water.
In order to absorb the difference in expansion coefficient between the heat receiving tile and the cooling pipe made of copper alloy, a buffer material made of copper material is interposed, and the heat conduction mainly between the Cu-Mg system and Ti-Cu system is made between them. Strong bonding is performed using brazing bonding using a good bonding material.

図7は、一例として示す、国際燃核融合実験炉(ITER)において予定されているダイバータの斜視図である。
ITERにおけるダイバータは、受熱タイル、冷却管、ヒートシンク、支持板が組み合わされた接合体となっている。受熱タイルは損耗するので、ダイバータを適当な大きさに分割したダイバータカセットを、円環状のトカマク真空容器の底に配置してダイバータ部を形成する。
ダイバータカセットは、メンテナンスを容易にするため、カセットボディに、垂直ターゲット、ドームなどの高熱負荷受熱機器を取り付けて、必要に応じて交換できるようにしたものである。
FIG. 7 is a perspective view of a diverter scheduled in the International Fuel Fusion Experimental Reactor (ITER) as an example.
The diverter in ITER is a joined body in which a heat receiving tile, a cooling pipe, a heat sink, and a support plate are combined. Since the heat receiving tile is worn out, a diverter cassette obtained by dividing the diverter into an appropriate size is disposed on the bottom of the annular tokamak vacuum vessel to form a diverter section.
In order to facilitate maintenance, the divertor cassette is provided with a high heat load heat receiving device such as a vertical target and a dome attached to the cassette body so that it can be replaced as necessary.

なお、ITERのダイバータでは、入射する熱負荷が高い下部と入射する熱負荷が低い上部で材質が異なる受熱タイルを用いた垂直ターゲットが採用されている。
垂直ターゲット下部においては、入射する熱負荷が高いため、プラズマに混入したときに影響が小さい低原子番号材料を主成分とし、高い熱伝導率を有する炭素繊維複合材(CFC材)を受熱タイルとしたCFCアーマ部が形成される。CFC材は、スパッタリング損耗率が金属材料に比べて高く、トリチウムリテンションが大きいが、運転初期のディスラプションにも、溶融・流出による大きな減肉が発生しないため、アーマ材として適している。
The ITER divertor employs a vertical target using heat receiving tiles of different materials at the lower part where the incident heat load is high and the upper part where the incident heat load is low.
At the lower part of the vertical target, since the incident thermal load is high, a carbon fiber composite material (CFC material) having a high thermal conductivity and having a low atomic number material having a small influence when mixed into plasma is used as a heat receiving tile. The formed CFC armor portion is formed. A CFC material has a higher sputtering wear rate than a metal material and has a large tritium retention, but it is suitable as an armor material because it does not cause significant thinning due to melting or outflow even in the initial disruption of operation.

一方、垂直ターゲット上部は入射する熱負荷が低いため、CFC材と比べて熱伝導率が低いものの、トリチウムリテンションの低減性能やスパッタリング損耗に対する耐久性において有利なタングステンやモリブデンを受熱タイルとして使用する。ITERでは、タングステン製のタングステンアーマが採用されている。
垂直ターゲット下部は、ほぼ平らな平面にするが、垂直ターゲット上部は、トカマク内の磁力線に対応して、曲面にしている。
ダイバータカセットのアーマ部は、冷却管に沿って受熱タイルを密に並べて冷却管を貫通した形をしたアーマ組立体を所定数だけ、背板の支持板上に平行に密に並べて、適当な間隔の受熱タイルに設けた支持脚により背板に固定することにより形成される。
On the other hand, since the incident thermal load is low at the upper part of the vertical target, tungsten or molybdenum, which is advantageous in terms of tritium retention reduction performance and durability against sputtering wear, is used as the heat receiving tile, although the thermal conductivity is lower than that of the CFC material. In ITER, tungsten armor made of tungsten is adopted.
The lower part of the vertical target has a substantially flat plane, but the upper part of the vertical target has a curved surface corresponding to the magnetic field lines in the tokamak.
The armature part of the diverter cassette is arranged with a certain number of armor assemblies that are arranged in parallel with the cooling pipe along the cooling pipe and penetrated through the cooling pipe. It is formed by fixing to the back plate with support legs provided on the heat receiving tile.

垂直ターゲット下部を構成するCFCアーマ部はほぼ平面になっているので、アーマ組立体におけるCFC受熱タイルの部分は曲率部を必要とせず、直管状の冷却管に受熱タイルを多数重ねて嵌め込むことで形成することができる。
ただ、炭素材と銅合金は接合性が悪いので、プラズマからの受熱を効率よく冷却管に伝えるため、CFCアーマ部の受熱タイルを冷却管に冶金的に接合するようにすることが好ましい。なお、垂直ターゲット上部の受熱タイルは金属製なので、緩衝材との間の接着性に大きな障害はない。
Since the CFC armor part that forms the lower part of the vertical target is substantially flat, the CFC heat receiving tile part in the armor assembly does not require a curvature part, and a large number of heat receiving tiles are fitted in a straight tubular cooling pipe. Can be formed.
However, since the carbon material and the copper alloy have poor bondability, it is preferable to metallurgically bond the heat receiving tile of the CFC armor portion to the cooling pipe in order to efficiently transmit the heat received from the plasma to the cooling pipe. In addition, since the heat-receiving tile above the vertical target is made of metal, there is no major obstacle to the adhesion with the buffer material.

特許文献1には、垂直ターゲット下部を構成するCFCアーマ部を形成するアーマ組立体において、炭素繊維強化炭素複合材料(CFC)でできた炭素材ブロックと、析出硬化型銅合金(CuCrZr)などでできた銅合金製冷却管とを、良好に接合する高熱負荷機器製造方法が開示されている。
文献に開示された高熱負荷機器製造方法は、炭素材の表面にチタンカーバイドでなるチタン薄膜層を形成し、チタン薄膜層と銅合金材とを、無酸素銅などで形成した緩衝材を介して対向するように配置し、炭素材と緩衝材の間および緩衝材と銅合金材の間に銅を含む薄膜状のロウ材を介挿して組み上げた組立体を、真空ロウ付けし、時効処理して、冶金的接合により高熱負荷機器を製造するものである。
垂直ターゲットは、垂直ターゲット下部と垂直ターゲット上部を1本の冷却管で貫いてCFCとタングステンそれぞれのモノブロックを積み重ねて連続体として形成されたアーマ組立体を並列に並べて固定することにより構成される。
Patent Document 1 discloses a carbon material block made of carbon fiber reinforced carbon composite material (CFC), a precipitation hardening type copper alloy (CuCrZr), etc. A method of manufacturing a high heat load device that satisfactorily joins the produced copper alloy cooling pipe is disclosed.
In the method for manufacturing a high heat load device disclosed in the literature, a titanium thin film layer made of titanium carbide is formed on the surface of a carbon material, and the titanium thin film layer and the copper alloy material are passed through a buffer material formed of oxygen-free copper or the like The assembly, which is placed so as to face each other and assembled by inserting a thin brazing material containing copper between the carbon material and the buffer material and between the buffer material and the copper alloy material, is vacuum brazed and subjected to an aging treatment. Thus, a high heat load device is manufactured by metallurgical joining.
The vertical target is constructed by fixing armor assemblies formed as a continuous body by stacking monoblocks of CFC and tungsten, penetrating the lower part of the vertical target and the upper part of the vertical target with one cooling pipe, and fixing them in parallel. .

従来のアーマ組立体加工方法によると、受熱タイルになるタングステンモノブロックと円筒状の緩衝材を熱間等方加圧加工(HIP)により接合して、受熱タイルを形成する。さらに、一部の受熱タイルの下面に緩衝材を介して支持脚になるステンレス製のブロックをHIP接合して支持脚を形成し、背板の支持板に設けられた固定ジグを挿入する取付溝と、固定ピンを挿入する取付穴を加工する。   According to a conventional armor assembly processing method, a tungsten monoblock to be a heat receiving tile and a cylindrical cushioning material are joined by hot isostatic pressing (HIP) to form a heat receiving tile. Further, a mounting groove for inserting a fixing jig provided on the support plate of the back plate by forming a support leg by HIP joining a stainless steel block to be a support leg via a cushioning material to the lower surface of a part of the heat receiving tile. Then, the mounting hole for inserting the fixing pin is processed.

析出硬化型銅合金製の冷却管に、CFC製受熱タイルとタングステン製受熱タイルを順次挿入してアーマ組立体中間製造体とする。このとき、受熱タイルと冷却管の間にロウ材シートを挿入しておく。
アーマ組立体中間製造体は、タングステン受熱タイルで構成された垂直ターゲット上部の部分を繰り返し少しずつ曲げ加工して、所定の曲率を持つように形成した後に、全体を加熱して受熱タイルと冷却管をロウ付けすることにより、アーマ組立体を形成する。
A CFC heat receiving tile and a tungsten heat receiving tile are sequentially inserted into a precipitation hardening type copper alloy cooling pipe to form an armor assembly intermediate product. At this time, a brazing material sheet is inserted between the heat receiving tile and the cooling pipe.
The intermediate assembly of the armor assembly is formed by repeatedly bending the upper part of the vertical target made of tungsten heat-receiving tiles little by little to form a predetermined curvature, and then heating the whole to heat-receiving tiles and cooling pipes. Are brazed to form an armor assembly.

このように、アーマ組立体は、直線部のCFCアーマ部と曲率を有するタングステンアーマ部が1本の冷却管で直列に連なった形態を持ち、適当数のアーマ組立体を並列に並べて固定することにより、垂直ターゲットが形成される。   As described above, the armor assembly has a configuration in which the straight CFC armor portion and the tungsten armor portion having a curvature are connected in series by one cooling pipe, and an appropriate number of armor assemblies are arranged in parallel and fixed. As a result, a vertical target is formed.

特開2011−122883号公報JP 2011-122883 A

しかし、アーマ組立体中間製造体を手作業で曲げる場合は、熟練作業者が大きな労力を掛けて製造する必要があり、極めて作業性が悪い上、多数の製品を同じ形状になるように管理することが難しい。また、曲げジグを使って、中間製造体を曲げジグに挟んで油圧機などで押圧して形成する場合は、手作業より能率が高いが、曲げジグが当たった受熱タイル表面に傷が生じて、熱負荷集中や不純物放出の原因となったり、曲げジグに当たった部分が拘束されて、形成されたアーマ組立体の受熱タイル間隔が不均等になり遮熱効果に偏りが生じたりして、好ましくない。   However, when the armor assembly intermediate product is bent manually, it is necessary for skilled workers to manufacture it with great effort, and the workability is extremely poor, and many products are managed to have the same shape. It is difficult. In addition, when using a bending jig to form an intermediate product by sandwiching it between bending jigs and pressing it with a hydraulic machine, etc., it is more efficient than manual work, but the surface of the heat-receiving tile hit by the bending jig is damaged. , Causing heat load concentration and impurity release, the part hitting the bending jig is restrained, the heat receiving tile spacing of the formed armor assembly becomes uneven, and the heat shielding effect is biased, It is not preferable.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、核融合炉ダイバータの垂直ターゲットの曲率部分において、受熱タイルを均等に配置すると共に受熱タイルの表面を傷つけることなく大量に能率よく形成することができる、核融合炉ダイバータ曲率部加工方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that, in the curvature portion of the vertical target of the fusion reactor diverter, heat receiving tiles can be evenly arranged and efficiently formed in a large amount without damaging the surface of the heat receiving tile. A fusion reactor divertor curvature part machining method is provided.

本発明の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法は、貫通孔に筒型の緩衝材を固定した複数の受熱タイルを準備し、受熱タイルの緩衝材にロウ材シートを介して冷却管を嵌入して形成したアーマ組立体中間製造体を、3枚以上の金属板を互いに摺動するように重ねて形成した当て板を介して1対の曲げジグの間に配置し、曲げジグを押し付けることによりアーマ組立体中間製造体を所定の曲率まで曲げ加工し、その後加熱することにより受熱タイルと冷却管をロウ付けして、ダイバータの垂直ターゲット表面に配するアーマ組立体を形成することを特徴とする。   The fusion reactor divertor curvature part processing method of the present invention prepares a plurality of heat receiving tiles in which a cylindrical cushioning material is fixed to a through hole, and inserts a cooling pipe into the cushioning material of the heat receiving tile via a brazing material sheet. The formed armor assembly intermediate product is placed between a pair of bending jigs through a backing plate formed by stacking three or more metal plates so as to slide on each other, and the armature is pressed by pressing the bending jigs. The assembly intermediate product is bent to a predetermined curvature, and then heated to braze the heat receiving tile and the cooling pipe to form an armor assembly arranged on the vertical target surface of the diverter.

受熱タイルは、高Z材料のタングステンまたはモリブデンを含む金属、合金等でなり、冷却管は、熱伝達係数が大きくかつ強度の大きいクロム・ジルコニウム銅(CuCrZr)などの銅合金で形成されることが好ましい。
また、曲げジグはジャッキやプレス機で駆動することができる。
The heat receiving tile is made of a metal or alloy containing tungsten or molybdenum of a high-Z material, and the cooling pipe is made of a copper alloy such as chromium-zirconium copper (CuCrZr) having a large heat transfer coefficient and high strength. preferable.
The bending jig can be driven by a jack or a press.

本発明の方法によれば、曲げジグを使った加工時に曲げジグとアーマ組立体中間製造体の間に3枚以上の金属板でなる当て板が介在するため、曲げジグ表面に密着する金属板とアーマ組立体中間製造体の受熱タイル表面に密着する金属板とが真ん中の金属板を1枚以上挟んで摺動する。したがって、アーマ組立体中間製造体の軸方向の動きが曲げジグにより拘束されず、曲げジグの端部の突起に対応するアーマ組立体中間製造体表面の位置も、曲げ加工の曲率が変化するにつれて容易に移動することができ、均等な曲率で形成することができる。   According to the method of the present invention, since a backing plate made of three or more metal plates is interposed between the bending jig and the armor assembly intermediate product during processing using the bending jig, the metal plate closely contacting the surface of the bending jig And a metal plate closely contacting the surface of the heat-receiving tile of the armor assembly intermediate product, with one or more middle metal plates sandwiched and slid. Therefore, the axial movement of the armor assembly intermediate product is not constrained by the bending jig, and the position of the armor assembly intermediate product surface corresponding to the protrusion at the end of the bending jig also changes as the bending curvature changes. It can move easily and can be formed with uniform curvature.

このため、アーマ組立体中間製造体における受熱タイルの間隔はアーマ組立体中間製造体の湾曲につれて変化して、完成後のアーマ部の曲率部における受熱タイルが均等間隔に配置するようになる。また、曲げジグが受熱タイルの表面に直接当たらないので受熱タイル表面に傷が付きにくく、核融合炉の運転中における損傷の危険性を低減させる。   For this reason, the space | interval of the heat receiving tile in an armor assembly intermediate manufacturing body changes with the curve of an armor assembly intermediate manufacturing body, and the heat receiving tile in the curvature part of the armor part after completion comes to arrange | position equally. In addition, since the bending jig does not directly contact the surface of the heat receiving tile, the surface of the heat receiving tile is hardly damaged, and the risk of damage during operation of the fusion reactor is reduced.

また、アーマ組立体の曲がりを曲げジグを用いて形成するため、形状の再現性が向上し、精度の高い製品を容易に製造することができる。また、油圧ジャッキなどを用いれば、さらに容易に高速で製造することができる。
ダイバータ部におけるアーマ組立体は、たとえばITERでは1300本程度予定されているが、本発明の方法により同一形状の製品を大量に能率良く供給することができる。
Further, since the bending of the armor assembly is formed by using a bending jig, the reproducibility of the shape is improved, and a highly accurate product can be easily manufactured. Further, if a hydraulic jack or the like is used, it can be more easily manufactured at a high speed.
For example, about 1300 armor assemblies in the diverter section are planned for ITER, but a product of the same shape can be efficiently supplied in large quantities by the method of the present invention.

本願発明の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法により、垂直ターゲットの曲率部を受熱タイルの表面に傷が生じないようにしながら高い再現性を持って能率よく形成することができる。また、本願発明の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法は、ダイバータのドームの曲率部分を形成するときにも適用することができる。   By the fusion reactor divertor curvature portion processing method of the present invention, the curvature portion of the vertical target can be efficiently formed with high reproducibility while preventing the surface of the heat receiving tile from being damaged. The fusion reactor divertor curvature part processing method of the present invention can also be applied when forming the curvature part of the dome of the diverter.

本発明の1実施例に係る核融合炉ダイバータ曲率部加工方法において、アーマ組立体中間製造体を曲げジグにセットした状態を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the state which set the armor assembly intermediate manufacturing body to the bending jig in the fusion reactor divertor curvature part processing method concerning one Example of this invention. 本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法において、アーマ組立体中間製造体を曲げジグで押圧した状態を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the state which pressed the armor assembly intermediate manufacturing body with the bending jig in the fusion reactor divertor curvature part processing method of a present Example. 本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法においてアーマ組立体中間製造体を曲げジグで押圧した状態における一部拡大正面断面図である。It is a partially expanded front sectional view in the state where the armor assembly intermediate product was pressed with the bending jig in the fusion reactor divertor curvature part processing method of the present example. 本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法においてアーマ組立体中間製造体を曲げジグで押圧した状態における一部拡大側面断面図である。It is a partial expanded side sectional view in the state where the armor assembly intermediate manufacture was pressed with the bending jig in the fusion reactor divertor curvature part processing method of this example. 本実施例を適用したアーマ組立体の製造手順の1例を説明する工程図である。It is process drawing explaining an example of the manufacture procedure of the armor assembly to which a present Example is applied. 本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法により曲率を与えられたアーマ組立体を表す側面図である。It is a side view showing the armor assembly which gave the curvature by the fusion reactor divertor curvature part processing method of the present Example. 本発明を適用する核融合炉ダイバータの垂直ターゲットを表す斜視図である。It is a perspective view showing the vertical target of the fusion reactor diverter to which this invention is applied.

以下、実施例を用いて本発明の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法について詳細に説明する。本実施例は、トカマク型核融合炉におけるダイバータの垂直ターゲット上部の曲率部分を構成するアーマ部を形成する方法である。   Hereinafter, the fusion reactor divertor curvature part processing method of the present invention will be described in detail using embodiments. The present embodiment is a method of forming an armor portion constituting a curvature portion of a vertical target of a diverter in a tokamak type nuclear fusion reactor.

図1から図6は、本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法を説明する図面で、図1はアーマ組立体中間製造体を曲げジグにセットした状態を表し、図2はアーマ組立体中間製造体を曲げジグで押圧した状態を表し、図3はアーマ組立体中間製造体を曲げジグで押圧した状態における正面断面を表し、図4はその側面断面を表す。図5は、本実施例による核融合炉ダイバータ曲率部加工方法の手順を説明する工程図である。また、図6はアーマ組立体の側面図である。   FIG. 1 to FIG. 6 are drawings for explaining a fusion reactor divertor curvature portion machining method of this embodiment. FIG. 1 shows a state in which an armor assembly intermediate product is set on a bending jig, and FIG. 2 shows an armor assembly. 3 represents a state in which the intermediate product is pressed with a bending jig, FIG. 3 represents a front cross-section when the armor assembly intermediate product is pressed with a bending jig, and FIG. 4 represents a side cross-section thereof. FIG. 5 is a process diagram for explaining the procedure of the fusion reactor divertor curvature part machining method according to the present embodiment. FIG. 6 is a side view of the armor assembly.

本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法は、図に示すとおり、貫通孔に筒型の緩衝材17を固定した受熱タイル11の緩衝材17に冷却管15を嵌入して形成したアーマ組立体中間製造体10を、曲げジグ21,23を利用したプレスにより所定の曲率を与えて成形するものである。
本実施例の方法は、図1に示すように、アーマ組立体中間製造体10を3枚以上の金属板を互いに摺動するように重ねて形成した当て板31,33を介して1対の曲げジグ21,23の間に配置して、図2に示すように、曲げジグ21,23を押し付けて曲面加工するところに特徴を有する。
As shown in the figure, the fusion reactor divertor curvature portion processing method of the present embodiment is an armor set formed by fitting the cooling pipe 15 into the buffer material 17 of the heat receiving tile 11 in which the cylindrical buffer material 17 is fixed to the through hole. The three-dimensional intermediate product 10 is formed by giving a predetermined curvature by a press using bending jigs 21 and 23.
As shown in FIG. 1, the method of this embodiment is a pair of armor assembly intermediate manufactured body 10, with a pair of contact plates 31 and 33 formed by stacking three or more metal plates so as to slide on each other. As shown in FIG. 2, it arrange | positions between the bending jigs 21 and 23, and has the characteristics in the place which presses the bending jigs 21 and 23 and carries out curved surface processing.

図3と図4は、アーマ組立体中間製造体10が、曲げジグ21,23に挟まれて、曲げジグ23で押圧され円弧状に固められる状態を示す。曲げジグ23はジグ把持台25に固定され、ジグ把持台25は図示しない油圧ジャッキのピストンに繋がるステム27により、固定された曲げジグ21に向けて往復駆動される。油圧ジャッキを用いれば、作業員の操作に従って、適当に抑制された速度で曲げジグ23を駆動することができる。   3 and 4 show a state in which the intermediate armor assembly 10 is sandwiched between the bending jigs 21 and 23 and pressed by the bending jig 23 to be hardened in an arc shape. The bending jig 23 is fixed to a jig holding table 25, and the jig holding table 25 is reciprocated toward the fixed bending jig 21 by a stem 27 connected to a piston of a hydraulic jack (not shown). If the hydraulic jack is used, the bending jig 23 can be driven at an appropriately suppressed speed in accordance with the operation of the worker.

アーマ組立体10の曲率が大きいときは、一度に目標の曲率まで曲げるのではなく、曲率が徐々に大きくなる曲げジグに取り替えては少しずつ曲げていって、仕上げ加工で目標の曲率になるようにすることが好ましい。
段階的に曲げ量を増加させる場合は、仕上げに使う曲げジグ21,23の凹面と凸面が、アーマ組立体中間製造体10に必要な曲率を有するように形成されている。
When the curvature of the armor assembly 10 is large, instead of bending to the target curvature at once, replace with a bending jig with gradually increasing curvature so that it is bent little by little so that the target curvature is achieved by finishing. It is preferable to make it.
When the bending amount is increased step by step, the concave and convex surfaces of the bending jigs 21 and 23 used for finishing are formed to have a curvature necessary for the armor assembly intermediate product 10.

当て板31,33は、ステンレス薄板を3枚以上重ねたものである。
曲げジグ21と受熱タイル11の間に当て板31が介在するため、受熱タイル11の表面が曲げジグ21の端部の突起などで傷つくことが無い。
また、曲げジグ21と23の間にアーマ組立体中間製造体10を挟んで押圧するときには、受熱タイル11の表面の中央位置から当て板31に接し始めて、最後に受熱タイル11の表面全体が当て板31に押し付けられる。
所定以上の押圧力が掛かると受熱タイル11の位置が当て板31の表面により固定されて、隣接する受熱タイル11同士の間隔が開ききらない状態で固定される。
The contact plates 31 and 33 are obtained by stacking three or more stainless thin plates.
Since the contact plate 31 is interposed between the bending jig 21 and the heat receiving tile 11, the surface of the heat receiving tile 11 is not damaged by the protrusions at the end of the bending jig 21.
Further, when the armor assembly intermediate product 10 is sandwiched and pressed between the bending jigs 21 and 23, the armature assembly intermediate product 10 starts to contact the contact plate 31 from the center position of the surface of the heat receiving tile 11, and finally the entire surface of the heat receiving tile 11 is applied. Pressed against the plate 31.
When a pressing force of a predetermined level or more is applied, the position of the heat receiving tile 11 is fixed by the surface of the contact plate 31, and the heat receiving tiles 11 are fixed in a state where the distance between the adjacent heat receiving tiles 11 is not fully opened.

しかし、本実施例の方法では、当て板31,33を形成する3枚の薄板は相互に摺動するため、アーマ組立体中間製造体10を曲げ加工する間に当て板31,33が円弧をなして歪むときにも薄板同士がずれるので、受熱タイル11表面が接する表面の伸長量あるいは圧縮量は1枚板の場合と比較して小さい。したがって、曲げジグ21,23をアーマ組立体中間製造体10に押し付けて曲率を大きくするときにも、隣接する受熱タイル11同士の間隔が大きく変化しないので、曲率部における受熱タイル11の間隔がほぼ均等なアーマ組立体20を得ることができる。   However, in the method of the present embodiment, the three thin plates forming the contact plates 31 and 33 slide relative to each other, so that the contact plates 31 and 33 have a circular arc while the armor assembly intermediate product 10 is bent. Since the thin plates are displaced even when distorted, the amount of expansion or compression of the surface with which the surface of the heat-receiving tile 11 contacts is smaller than that of a single plate. Therefore, even when the bending jigs 21 and 23 are pressed against the armor assembly intermediate product 10 to increase the curvature, the distance between the adjacent heat receiving tiles 11 does not change greatly, so that the distance between the heat receiving tiles 11 in the curvature portion is almost the same. A uniform armor assembly 20 can be obtained.

なお、冷却管15に串差しにされた受熱タイル11のうち、適当な間隔で選ばれたものの裏面に支持脚13が設けられているため、裏側に当接する当て板33には支持脚13を通す孔が設けられている。また、曲げジグ23にも、支持脚13を避ける凹みが設けられている。   In addition, since the support leg 13 is provided in the back surface of the heat-receiving tile 11 skewered by the cooling pipe 15 at an appropriate interval, the support leg 13 is attached to the contact plate 33 that contacts the back side. A hole through is provided. The bending jig 23 is also provided with a recess that avoids the support leg 13.

次に、本実施例におけるアーマ組立体の製造手順を説明する。
図5は、アーマ組立体のうち、高Z金属のタングステン受熱タイルを用いた垂直ターゲット上部の曲率部を形成する製造工程について例示して説明したものである。なお、垂直ターゲット上部の受熱タイルは金属製なので緩衝材との間の接着性に大きな障害はなく、アーマ組立体中間製造体を準備する工程はCFCアーマ部より単純化することができる。
Next, the manufacturing procedure of the armor assembly in the present embodiment will be described.
FIG. 5 illustrates a manufacturing process for forming a curvature portion on an upper part of a vertical target using a high-Z metal tungsten heat receiving tile in the armor assembly. In addition, since the heat-receiving tile on the upper part of the vertical target is made of metal, there is no major obstacle to the adhesion with the buffer material, and the process of preparing the armor assembly intermediate product can be simplified from the CFC armor part.

本実施例におけるアーマ組立体製造方法は、図5に示したように、始めに、受熱タイル11の本体になるタングステン製の受熱タイル用モノブロック12と円筒状の緩衝材17を準備する。受熱タイル用モノブロック12には冷却管貫通孔41が開削されている。冷却管貫通孔41の内部にニッケルメッキを施して緩衝材17を挿入し、熱間等方加圧加工法(HIP)により接合し、受熱タイル11を形成する。   In the armor assembly manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, first, a tungsten heat receiving tile monoblock 12 and a cylindrical cushioning material 17 which are the main body of the heat receiving tile 11 are prepared. A cooling pipe through hole 41 is cut in the monoblock 12 for heat receiving tile. The cooling pipe through hole 41 is nickel-plated and the buffer material 17 is inserted, and joined by hot isostatic pressing (HIP) to form the heat receiving tile 11.

さらに、支持脚13になるステンレス製の支持脚用ブロック14と平板状の緩衝材18を準備して、一部の受熱タイル11に対して、受熱タイル11の下面に緩衝材18を介して支持脚用ブロック14を当ててHIP接合し、支持脚13を形成する。受熱タイル11に固定された支持脚13に背板の固定ジグを挿入する取付溝43と固定ピンを挿入する取付穴45を加工する。
取付溝43や取付穴45は、受熱タイル11に固定する前の支持脚用ブロック14に予め加工しておいても良い。
Further, a support leg block 14 made of stainless steel to be the support legs 13 and a flat cushioning material 18 are prepared, and a part of the heat receiving tile 11 is supported on the lower surface of the heat receiving tile 11 via the cushioning material 18. The leg block 14 is applied and HIP joining is performed to form the support leg 13. A mounting groove 43 for inserting a fixing jig of the back plate and a mounting hole 45 for inserting a fixing pin are processed into the support leg 13 fixed to the heat receiving tile 11.
The mounting groove 43 and the mounting hole 45 may be processed in advance in the support leg block 14 before being fixed to the heat receiving tile 11.

析出硬化型銅合金などでできた銅合金製冷却管15に、所定の位置に支持脚13が来るように受熱タイル11を重ねて挿入してアーマ組立体中間製造体10とする。このとき、受熱タイル11の緩衝材17と冷却管15の間にロウ材シート19を挿入しておく。
ロウ材シート19は、ニッケル、銅、マンガンを含んでなるもので、50μm程度の厚さのシートから冷却管貫通孔41の長さに合わせた幅で切り出して使用する。
The armor assembly intermediate manufactured body 10 is obtained by inserting the heat receiving tile 11 in an overlapping manner into a copper alloy cooling pipe 15 made of a precipitation hardening type copper alloy or the like so that the support legs 13 come to a predetermined position. At this time, a brazing material sheet 19 is inserted between the buffer material 17 of the heat receiving tile 11 and the cooling pipe 15.
The brazing material sheet 19 includes nickel, copper, and manganese, and is used by cutting out from a sheet having a thickness of about 50 μm to a width that matches the length of the cooling pipe through hole 41.

アーマ組立体中間製造体10は、上記説明のダイバータ曲率部加工方法を用いて、少しずつ繰り返し曲げ加工して、所定の曲率を持つように形成した後に、加熱してロウ付け固定することにより、アーマ組立体20を形成する。
なお、曲げ加工する前に、アーマ組立体中間製造体10の受熱タイル11と冷却管15をロウ付けにより固定しておいても良い。
The armor assembly intermediate manufactured body 10 is repeatedly bent little by little using the diverter curvature part processing method described above, and formed to have a predetermined curvature, and then heated and brazed and fixed. An armor assembly 20 is formed.
Note that the heat receiving tile 11 and the cooling pipe 15 of the armor assembly intermediate manufactured body 10 may be fixed by brazing before bending.

図6は、本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法により曲率を与えられたアーマ組立体20を表す側面図である。
アーマ組立体20は、特許文献1の方法で形成される直線部のCFCアーマ部と、図5の方法で形成される曲率を有するタングステンアーマ部が、1本の冷却管で直列に連なった形態を持つ。
所定数のアーマ組立体20を並列に並べて背板に固定することにより、図7に示したような垂直ターゲットが形成される。
また、CFCアーマ部も曲率を有する場合は、本実施例のダイバータ曲率部加工方法を利用して曲げ加工することができる。さらに、ドームにおける曲率部の加工に利用することもできる。
FIG. 6 is a side view showing the armor assembly 20 provided with a curvature by the fusion reactor divertor curvature part processing method of the present embodiment.
The armor assembly 20 has a configuration in which a straight CFC armor portion formed by the method of Patent Document 1 and a tungsten armor portion having a curvature formed by the method of FIG. 5 are connected in series by one cooling pipe. have.
A vertical target as shown in FIG. 7 is formed by arranging a predetermined number of armor assemblies 20 in parallel and fixing them to the back plate.
In addition, when the CFC armor portion also has a curvature, it can be bent using the divertor curvature portion processing method of the present embodiment. Furthermore, it can also be used for processing the curvature portion in the dome.

本実施例の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法を用いることにより、設計通りの正確な曲率を有し受熱タイルの間隔が均等で、タイル表面に傷がなく保護性能の高いアーマ組立体を量産することができる。本実施例の方法で製造したアーマ組立体を使うことにより、トカマク型核融合炉に適用する高品質な垂直ターゲットやドームを製作することができる。   By using the fusion reactor divertor curvature part processing method of the present embodiment, mass production of an armor assembly having a precise curvature as designed, a uniform interval between the heat receiving tiles, and no damage to the tile surface and high protection performance. be able to. By using the armor assembly manufactured by the method of this embodiment, a high-quality vertical target or dome for use in a tokamak fusion reactor can be manufactured.

本発明の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法は、高性能なトカマク型核融合炉に必要な高性能の垂直ターゲットやドームを大量に製造するために用いることができる。   The fusion reactor divertor curvature part processing method of the present invention can be used to manufacture a large number of high-performance vertical targets and domes necessary for a high-performance tokamak fusion reactor.

10 アーマ組立体中間製造体
11 受熱タイル
12 受熱タイル用モノブロック
13 支持脚
14 支持脚用ブロック
15 冷却管
17 緩衝材
18 緩衝材
19 ロウ材シート
20 アーマ組立体
21,23 曲げジグ
25 ジグ把持台
27 ステム
31,33 当て板
41 冷却管貫通孔
43 取付溝
45 取付穴
10 Armor assembly intermediate product 11 Heat receiving tile 12 Heat receiving tile monoblock 13 Support leg 14 Support leg block 15 Cooling pipe 17 Buffer material 18 Buffer material 19 Brazing material sheet 20 Armor assembly 21, 23 Bending jig 25 Jig gripping base 27 Stem 31, 33 Contact plate 41 Cooling pipe through hole 43 Mounting groove 45 Mounting hole

Claims (3)

貫通孔に筒型の緩衝材を固定した複数の受熱タイルを準備し、該緩衝材にロウ材シートを介して冷却管を嵌入して形成したアーマ組立体中間製造体を、3枚以上の金属板を互いに摺動するように重ねて形成した当て板を介して1対の曲げジグの間に配置し、該曲げジグを押し付けることにより前記アーマ組立体中間製造体を所定の曲率まで曲げ加工し、その後加熱することにより受熱タイルと冷却管をロウ付けして、ダイバータの垂直ターゲット表面に配するアーマ組立体を形成する核融合炉ダイバータ曲率部加工方法。 An armor assembly intermediate product formed by preparing a plurality of heat-receiving tiles in which a cylindrical cushioning material is fixed in a through hole and inserting a cooling pipe into the cushioning material via a brazing material sheet is used for three or more metals. The armor assembly intermediate product is bent to a predetermined curvature by placing the plate between a pair of bending jigs via a contact plate formed by overlapping the plates so as to slide on each other and pressing the bending jigs. A method for processing a curvature portion of a fusion reactor, wherein a heat receiving tile and a cooling pipe are brazed by heating to form an armor assembly arranged on a vertical target surface of the diverter. 前記受熱タイルがタングステン材料からなり、前記冷却管がCuCrZr(銅合金)で形成されることを特徴とする請求項1記載の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法。 2. The fusion reactor divertor curvature portion machining method according to claim 1, wherein the heat receiving tile is made of a tungsten material, and the cooling pipe is made of CuCrZr (copper alloy). 前記曲げジグはジャッキまたはプレス機により駆動されることを特徴とする請求項1または2記載の核融合炉ダイバータ曲率部加工方法。 3. The fusion reactor diverter curvature part machining method according to claim 1, wherein the bending jig is driven by a jack or a press.
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